Elementos y compuestos

¿Para qué sirve esto?

Mira la etiqueta de un paquete de sal, de un tarro de bicarbonato o de una botella de agua mineral. A veces aparecen letras raras como NaCl o NaHCO₃. No son abreviaturas inventadas por la fábrica: son un idioma que usan los científicos de todos los países para decir de qué está hecha una sustancia. Una persona en Japón y otra en Colombia leen H₂O y las dos piensan en agua.

En esta lección vas a aprender a leer ese idioma. Vas a distinguir los elementos, que tienen una sola clase de átomos, de los compuestos, que tienen varias, y vas a contar los átomos que indica una fórmula. Es la primera llave para entender por qué el agua apaga el fuego aunque esté hecha de dos sustancias que, por separado, se comportan de forma muy distinta.

Antes de empezar recuerda que la materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar, y que el modelo de partículas dice que está formada por partes diminutas que no vemos.

Sustancias puras

Todo lo que te rodea está hecho de partículas tan pequeñas que no se ven ni con el mejor microscopio del colegio. Las más pequeñas que nos interesan aquí se llaman átomos. No todos los átomos son iguales: hay átomos de oxígeno, de hidrógeno, de hierro, de carbono… Cada una de esas clases de átomos es un elemento. Cómo es un átomo por dentro lo estudiarás en séptimo; por ahora basta con saber que hay clases distintas y que se pueden contar.

Una sustancia pura tiene siempre la misma composición. El agua destilada de un laboratorio en Bogotá y la de otro en Cali están hechas exactamente de lo mismo. Las sustancias puras son de dos tipos:

• Un elemento tiene una sola clase de átomos. El cobre de un cable, el hierro y el oxígeno que respiras son elementos.
• Un compuesto tiene dos o más clases de átomos unidos químicamente, siempre en la misma proporción. El agua, la sal de cocina y el dióxido de carbono que sale cuando exhalas son compuestos.

Los símbolos de los elementos

Cada elemento tiene un símbolo de una o dos letras. La primera letra siempre va en mayúscula; la segunda, si la hay, en minúscula. Muchos símbolos coinciden con la inicial del nombre en español (C de carbono, O de oxígeno, H de hidrógeno) y otros salen del nombre en latín: Cu viene de cuprum (cobre), Fe de ferrum (hierro) y Na de natrium (sodio). El cloro es Cl.

Las mayúsculas importan mucho. Co, con la o minúscula, es un solo elemento, el cobalto. CO, con las dos letras en mayúscula, son dos elementos: carbono y oxígeno juntos. Cada mayúscula anuncia un elemento nuevo.

Las fórmulas de las sustancias

Una fórmula química dice qué clases de átomos forman una sustancia y cuántos hay de cada una. Los símbolos dicen qué elementos hay; los subíndices, los números pequeños de abajo a la derecha, dicen cuántos átomos hay de cada uno. Cuando un símbolo no lleva subíndice, hay un átomo: el uno no se escribe.

En el agua, H₂O, el subíndice va detrás de la H. Eso significa que hay dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, unidos en un grupo que se llama molécula. En la sal de cocina, NaCl, ningún símbolo lleva subíndice: por cada átomo de sodio hay uno de cloro.

Para leer una fórmula sin equivocarte, ve de izquierda a derecha: busca cada mayúscula (empieza un elemento), mira si le sigue una minúscula (es parte del mismo símbolo) y luego mira si hay un subíndice (cuántos átomos). Para el total, suma los átomos de todos los elementos.

Si un número grande va delante de la fórmula, como en 3H₂O, cuenta moléculas: son tres moléculas de agua, y cada una trae sus propios átomos.

¿Elemento o compuesto? Cuenta clases, no átomos

Aquí está la trampa más común. El oxígeno que respiras tiene la fórmula O₂: sus moléculas tienen dos átomos. ¿Es un compuesto? No. Los dos átomos son de la misma clase, así que el O₂ es un elemento. Lo mismo pasa con el ozono, O₃, y con el nitrógeno del aire, N₂. El O₂ y el O₃ son dos sustancias distintas hechas del mismo elemento, el oxígeno: una misma clase de átomos puede formar varias sustancias puras.

La pregunta que decide no es «¿cuántos átomos tiene?», sino «¿cuántas clases de átomos tiene?». Si en la fórmula aparece un solo símbolo, es un elemento, aunque lleve subíndice. Si aparecen dos o más símbolos distintos, es un compuesto.

Un compuesto es una sustancia nueva

Un compuesto no es una mezcla de sus elementos: es otra sustancia, con propiedades propias. El hidrógeno y el oxígeno son gases, y el oxígeno hace que el fuego arda con más fuerza; el agua que forman al unirse es líquida a temperatura ambiente y sirve para apagar muchos fuegos. Por eso un compuesto no se separa en sus elementos con un colador ni dejándolo en reposo: hace falta un cambio químico.

Las sustancias puras, elementos y compuestos, son distintas de las mezclas, como el aire, el agua de la llave o el agua con arena, que juntan varias sustancias sin unirlas químicamente. Las mezclas son el tema de la próxima lección.

En resumen

• Una sustancia pura tiene siempre la misma composición; puede ser un elemento o un compuesto.

• Un elemento tiene una sola clase de átomos y se representa con un símbolo: la primera letra en mayúscula y la segunda en minúscula (Cu, Fe, Na, Cl).

• Un compuesto tiene dos o más clases de átomos unidos químicamente, y su fórmula dice cuántos hay de cada clase (H₂O, NaCl, CO₂).

• El subíndice cuenta átomos; si no aparece, hay uno. El número de adelante cuenta moléculas.

• Para decidir si es elemento o compuesto se cuentan las clases de átomos, no los átomos: el O₂ es un elemento.

Vocabulario

Sustancia pura

Materia que tiene siempre la misma composición y las mismas propiedades, venga de donde venga la muestra.

Elemento

Sustancia pura formada por una sola clase de átomos. Se representa con un símbolo químico.

Compuesto

Sustancia pura formada por dos o más clases de átomos unidos químicamente, siempre en la misma proporción.

Símbolo químico

Una o dos letras que representan un elemento; la primera va en mayúscula y la segunda, si la hay, en minúscula.

Fórmula química

Escritura con símbolos y subíndices que dice qué clases de átomos forman una sustancia y cuántos hay de cada clase.

Subíndice

Número pequeño, escrito abajo y a la derecha de un símbolo, que dice cuántos átomos de ese elemento hay. Si no aparece, hay uno.